Неймовірна сила деформує внутрішні шари Землі: у всьому звинувачують "примарний шлейф" планети

Земля викидає в космос приблизно 47 терават тепла — мізерно мало порівняно з сонячним випромінюванням, але життєво важливо для тектоніки плит, вулканів і магнітного поля. Зазвичай вважають, що цей потік повільно піднімається за рахунок конвекції мантії, подібно до пари, що просочується крізь густий суп. Однак результати нового дослідження спростовують цю теорію, пише Фокус.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

Нове дослідження, проведене командою з Університету нафти і мінералів імені короля Фахда, припускає, що частина тепла проходить швидкісними каналами, відомими як колони мантійних плюмів. Зазначимо, що ця концепція вперше була запропонована Джейсоном Морганом ще 1971 року.

Тепер дослідники повідомляють про перший "примарний шлейф" без будь-яких ознак поверхневого вулканізму, що ховається під східними пустелями Оману. Під час дослідження провідний автор Сімоне Пілія з колегами проаналізували тисячі сигналів землетрусів і назвав поховану колону плюмом Дані на честь свого сина.

Відомо, що типові плюми досягають поверхні і формують такі геологічні утворення, як Гаваї або Єлловстон, але в Омані немає свіжих лавових полів. Ця відсутність робить плюм Дані примарою: досить гарячим, щоб розм'якшити породу, але недостатньо гарячим, щоб пробити товстий континентальний шар.

За словами Пілія, чим більше доказів вони з колегами збирали, тим більше переконувалися, що перед ними ні що інше, як плюм. Команда простежила стовп до глибини не менше 660 кілометрів, де сейсмічні хвилі сповільнювалися, утворюючи акуратний циліндр завширшки близько 200 кілометрів. Незалежні перевірки також показали, що перехідна зона мантії деформувалася вниз на глибині 410 кілометрів і знову піднялася на глибині 660 кілометрів, що дає класичний тепловий слід матеріалу, що піднімається.

Команда використовувала метод сейсмічної томографії — земний аналог комп'ютерної томографії, який перетворює коливання землетрусу на тривимірні карти швидкостей. Підвищення температури приблизно на 93°C може знизити швидкість поперечних хвиль приблизно на 3%.

Результати вказують на те, що в Омані швидкість поперечних хвиль усередині стовпа знизилася на цю величину, що вказує на надлишкову температуру приблизно в 93-260°C. Цього достатньо, щоб розм'якшити перидотит, але все ще нижче порога плавлення під літосферою товщиною 209 кілометрів.

Учені також зазначають, що і без лави існують поверхневі ознаки цього явища. Плато Салма на сході Оману разюче високе, його висота перевищує 1980 метрів, незважаючи на незначне скорочення земної кори.

GPS-навігація і дослідження берегової лінії показують, що узбережжя продовжує підніматися зі швидкістю менше 0,1 сантиметра на рік. Найпростіше пояснення цьому — динамічна підтримка з боку гарячої, плавучої мантії на глибині. До слова, аналогічне підняття спостерігається і в районі Єлловстона, де відомий плюм живить довготривалу вулканічну і гідротермальну активність на заході Америки.

Команда також використовувала геологічні реконструкції, які вказують на те, що плюм Дані під Індійську плиту близько 40 мільйонів років тому, що збігається з невеликим вигином траєкторії руху Індії на схід. Пілія з колегами стверджують, що в'язкий опір потоку плюму підштовхував плиту, немов прихована рука.

Плюм Дані також має значення для теплового балансу Землі. Чим більше подібних йому стовпів обходять повільну конвекцію мантії, тим більше тепла, ніж очікувалося, надходить безпосередньо з ядра, потенційно скорочуючи оцінки того, як довго може продовжувати працювати внутрішнє динамо.

Нагадаємо, раніше ми писали про те, що вчені помітили, що в постійному забуванні є свої плюси.

Раніше Фокус писав про те, що вчені розповіли, де мешкає більша частина життя на Землі.

Дослідження опубліковано в журналі Earth and Planetary Science Letters, Earth.com.